1 應(yīng)用簡報(bào)

過去，內(nèi)燃機(jī)車輛中的動(dòng)力總成和車身電子裝置子系統(tǒng)僅使用 12V 電池，因此非隔離式控制器局域網(wǎng) (CAN) 器件足以實(shí)現(xiàn)車內(nèi)組網(wǎng)。但是，隨著混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 (HEV) 和電動(dòng)汽車 (EV) 的出現(xiàn)，這些子系統(tǒng)中越來越多的非隔離式 CAN 節(jié)點(diǎn)正在采用隔離式。

根據(jù)電子控制單元 (ECU) 的不同，信號隔離要求可能也有所不同。非隔離式 CAN 可能足以滿足一些應(yīng)用的需求，而隔離式 CAN 可能對其他應(yīng)用是必需的。隔離式 CAN 的一個(gè)使用示例是適用于 HEV 的帶式起動(dòng)發(fā)電機(jī)，如圖 1 所示，其中高壓邊的微控制器需要通過隔離器與 12V 低壓邊進(jìn)行 CAN 通信，從而在 HV 邊為 LV 邊提供保護(hù)。

隔離式 CAN 要求也因系統(tǒng)而異。ISO1042-Q1 等隔離式 CAN 收發(fā)器滿足隔離器兩側(cè)一直有隔離式電源的系統(tǒng)要求。在動(dòng)力總成等系統(tǒng)中可能會(huì)出現(xiàn)這種情況，其中 CAN 收發(fā)器需要持續(xù)開啟以監(jiān)測安全關(guān)鍵型功能并將此信息傳遞給微控制器。由于微控制器 (MCU) 和隔離式 CAN 收發(fā)器持續(xù)開啟，這會(huì)導(dǎo)致功耗增加。

為了降低汽車的總體功耗，關(guān)閉 CAN 收發(fā)器并讓微控制器不監(jiān)測安全關(guān)鍵型信號可能會(huì)有所幫助。具有喚醒功能的非隔離式 CAN 收發(fā)器（例如 TCAN1043-Q1 和 TCAN1144-Q1）允許所有 CAN 收發(fā)器同時(shí)喚醒，而支持局部組網(wǎng)的 CAN 收發(fā)器（例如 TCAN1146-Q1，如圖 2 所示）則允許單個(gè) CAN 節(jié)點(diǎn)喚醒，從而更省電。

圖 3 顯示了在隔離式 CAN 系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)具有選擇性喚醒功能的 CAN 收發(fā)器。為了在隔離式 CAN 子系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn) CAN 的喚醒或局部組網(wǎng)功能，隔離器需要具有足夠的通道來實(shí)現(xiàn)微控制器與 CAN 收發(fā)器之間的通信。

從圖 3 中可以明顯看出，從 MCU 到 CAN 器件的 SCLK、SDI、nCS 和 TXD 信號需要四個(gè)隔離通道，而從 CAN 收發(fā)器到 MCU 的 SDO 和 RXD 信號則需要兩個(gè)通道。數(shù)字隔離器 ISO7762-Q1 滿足通道數(shù)量的要求。CAN 系統(tǒng)的另一個(gè)問題是時(shí)序規(guī)格，即 t_LOOP 和 t_BIT，它們需要符合 ISO 11898-2:2016 標(biāo)準(zhǔn)。

表 1 顯示了 TCAN1146-Q1 在工作溫度范圍內(nèi)的上述規(guī)格，同時(shí)表 2 提供了隔離器 ISO7762-Q1 在相同溫度范圍內(nèi)的時(shí)序規(guī)格。

分立式隔離器和 CAN 收發(fā)器的最終時(shí)序規(guī)格如表 3 所示。很明顯，ISO7762-Q1 和 TCAN1146-Q1 的分立式解決方案符合 ISO 11898-2:2016 標(biāo)準(zhǔn)，CAN 靈活數(shù)據(jù)速率 (FD) 速度可達(dá) 5Mbps。

在系統(tǒng)中添加隔離器時(shí)需要考慮的另一點(diǎn)是，隔離式電源需要為隔離器的次級側(cè)和微控制器供電。圖 4 中顯示了簡化版原理圖，其中變壓器驅(qū)動(dòng)器 SN6505A-Q1 與外部變壓器一起提供次級電壓 Viso，用于為隔離器的次級側(cè)以及 MCU 供電。

CAN 收發(fā)器的高電壓電源引腳 (VSUP) 由始終存在的 12V 電池電壓供電。變壓器驅(qū)動(dòng)器的電源和 5V CAN 電源電壓 (Vcc) 由 LDO 提供，LDO 將電壓從電池電壓躍升至 5V。LDO 的使能引腳由 CAN 收發(fā)器的抑制引腳 (INH) 控制。在睡眠模式下，INH 引腳關(guān)閉，進(jìn)入高阻態(tài)，從而禁用 LDO。這樣，在隔離器、隔離式電源和 MCU 關(guān)閉的情況下，節(jié)點(diǎn)便可進(jìn)入超低功耗狀態(tài)。當(dāng) INH 引腳在喚醒模式下切換為高電平時(shí)，LDO 被啟用，它打開隔離器、隔離式電源和 MCU，從而使系統(tǒng)準(zhǔn)備好進(jìn)入 CAN 收發(fā)器決定進(jìn)入的任何模式（正常模式、待機(jī)模式或監(jiān)聽模式）。

總之，數(shù)字隔離器和具有選擇性喚醒功能的適用 CAN 收發(fā)器的分立式實(shí)現(xiàn)可確保滿足此類系統(tǒng)的低功耗需求，以及隔離式系統(tǒng)的安全特性。在系統(tǒng)時(shí)序性能和隔離式電源注意事項(xiàng)方面，隔離確實(shí)增加了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。ISO7762-Q1 和 TCAN1146-Q1 以及隔離式電源可滿足速率高達(dá) 5Mbps 的隔離式 CAN FD 系統(tǒng)的時(shí)序和電源要求。